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信道编码技术能获得编码增益,提升系统可靠性,是通信系统中必不可少的关键技术。作为一种新兴的信道编码技术,喷泉码具有码率自适应、编译码复杂度低、无需反馈重传等优势,非常适用于多媒体广播、组播通信系统中,已成为学术界和工业界共同关注的热点。近年来,国内外学者针对喷泉码基础理论及实际应用开展了广泛而深入的研究,取得了丰富的研究成果。本文在分析和总结前人工作的基础上,以喷泉码为研究对象,从反馈机制喷泉码算法、不等差错保护喷泉码算法及喷泉码在无线传感器网络中的应用等方面展开了研究。本文主要的工作和贡献如下:(1)研究并提出了一种变量节点度和校验节点度联合设计的Online喷泉码实现方案。首先介绍了包括SLT码、LT-IF码、LT-AF码及Online喷泉码在内的传统反馈机制喷泉码,分析了传统反馈机制喷泉码的优缺点;然后基于随机图理论,分析论证可通过减少传统Online喷泉码算法在Build-Up阶段构建的连通分支数目以降低Completion阶段译码冗余开销;在此基础上,通过优化Build-Up阶段变量节点度,改善了传统Online喷泉码只在Completion阶段优化编码策略导致编译码性能不佳的问题,提升了冗余开销和反馈开销性能;最后推导了提出算法的冗余度上限。(2)研究并提出了一种适用于AWGN信道的不等差错保护喷泉码算法。首先介绍了权重喷泉码、单反馈机制喷泉码和扩展窗喷泉码三种不等差错保护实现方案并利用与或树模型分析了各方案在二进制删除信道中的性能。针对传统不等差错保护喷泉码大多基于二进制删除信道设计而不一定适用于AWGN信道的问题,在分析AWGN信道中喷泉码错误平层性能与变量节点度之间对应关系的基础上,通过扩展窗技术,增大了重要数据平均变量节点度;利用规则变量节点度算法,引入变量节点度阈值参数,避免了较小度值变量节点出现;推导了各重要等级数据的误码率下限。理论分析和仿真结果显示,该方案能够实现AWGN信道的不等差错保护,且改善了传统不等差错保护喷泉码的错误平层性能。(3)设计了一种基于不等差错保护喷泉码的图像传输方案。首先采用引导滤波方法将源图像分解为基本层和细节层,有效实现了图像重要数据与次重要数据的分离;采用不等差错保护喷泉码对基本层和细节层数据进行编码,提升了重要数据传输的可靠性。仿真结果表明,与等差错保护喷泉码及传统不等差错保护喷泉码方案相比,本文传输方案可获得更高的编码增益,图像PSNR性能更好。(4)针对具有多个信源节点、多个中继节点及单个目的节点两跳拓扑结构的无线传感器网络,提出了一种基于反馈机制不等差错保护喷泉码的网络编码传输方案。在数据传输的中继初始化阶段,只让重要数据参与编码,以对其提供更高等级的保护;在中继优化阶段,目的节点通过反馈信道将关键解码信息发送到中继网络,优化编码策略。仿真结果表明,通过适当利用反馈信道,该方案在提供更优不等差错保护性能的同时,提升了次重要数据的传输性能。